DE1520738A1 - Process for the preparation of polyhexamethylene adipic acid amide - Google Patents
Process for the preparation of polyhexamethylene adipic acid amideInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung von Polyhexamethylenadipinsäureamid Polyamide vom Typ des Polyhexamethylenadipinsäureamids werden hauptsächlich für die Herstellung von Textilfasern und Formkörpern verwendet-and wurden zum ersten liale in den USA-Patentscllriften 2 130 523 und 2 130 943 beschrieben.Process for the production of polyhexamethylene adipamide polyamides of the polyhexamethylene adipamide type are mainly used for production of textile fibers and molded articles -and were first used in the United States patent writings 2,130,523 and 2,130,943.
Die Herstellung dieser Polyamide geschieht in zwei aufeinanderfolgenden Reaktionen.These polyamides are produced in two consecutive ways Reactions.
In allen bekannten Verfahren zur Herstellung von Polyamiden aus Diaminen und Dicarbonsäuren werden das Diamin und die Carbonsäure gemischt, um ein Zwischenprodukt zu erhalten, in dem die Reaktionskomponenten im wesentlichen im unkondensierten Zustand vorliegen, und dieses ischenprodukt wird daraufhin zu einem Polyamid kondensiert, indem es auf eine Temperatur erhitzt wird, bei der die Kondensation schnell vonstatten geht, wobei das Reaktionswasser aus dem Reaktionsgemisch entfernt wird.In all known processes for the production of polyamides from diamines and dicarboxylic acids, the diamine and the carboxylic acid are mixed to form an intermediate to obtain, in which the reaction components are essentially uncondensed State, and this ical product is then condensed to a polyamide, by heating it to a temperature at which condensation occurs quickly goes, wherein the water of reaction is removed from the reaction mixture.
Für das Erhitzen des sich bildenden Polyamids sind umfangreiche Einrichtungen notwendig, weil wegen der Wärmeunbeständigkeit @es Reaktionsgemisches Überhitzung im Heizkessel vermieden werden muß. Außerdem wird das Poly@@ii bei fortschreitender Reaktion viskos und leitet Wärre aur schlecht.There are extensive facilities for heating the polyamide which is formed necessary because the reaction mixture overheating due to the thermal instability in the boiler must be avoided. In addition, the poly @@ ii is used in As the reaction proceeds, it is viscous and does not conduct heat well.
Gemäß der Vorschlägen in der britischen Patents@@ift 614 625 und der frarzösischen Patentschrift 963 936 wird das Polyanid durch Infrarotbestrahlung erhitzt.As suggested in UK Patents @@ ift 614 625 and the French patent 963 936 is the polyanide by infrared radiation heated.
Beansprucht ist ein Verfahren zur Herstellung von Polyhexamethylenadipinsäureamid durch Nischen von geschmolzenem Hexamethylendiamin mit geschmolzener Adipinsäure, Verdampfen des Wassers aus dem Reaktionsgemisch und Halten des Reaktionsgemisches im geschmolzenen Zustand, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man das Vermischen der REaktionskomponenten bei einer Temperatur oberhalb von 25C C vornimmt.What is claimed is a process for the production of polyhexamethylene adipamide by mixing molten hexamethylenediamine with molten adipic acid, Evaporate the water from the reaction mixture and hold the reaction mixture in the molten state, which is characterized in that there is mixing of the reaction components at a temperature above 25C C.
Die obere Temperaturgrenze wählt man so, daß das Reaktionsgemischh nicht übermäßig durch Hitzezersetzungsprodukte verunreinigt wird, wobei vorzugsweise während der Uischzeit der wesentliche Teil des bei der Kondensation getildeten Wassers aus des Reaktionsgemisch entfernt, das Reaktionsgemisch dadurch eiter polykondensiert und im geschmolzenen Zustari genalten zird.The upper temperature limit is chosen so that the reaction mixture h not excessively contaminated by heat decomposition products, preferably during the Uischzeit the essential part of the water formed during the condensation removed from the reaction mixture, thereby polycondensing the reaction mixture and served in a molten state.
Die Herstellung von Polyamiden durch direktem Erhitzen eines Diamins mit einer Dicarbonsäure und darauf folgendem Erhitzen auf Temperaturen, die wesentlich über der Klaschtemperaturen liegen, wurde schon in der USA-Patentschriften 2 130 948 und 2 640 547 vorgeschlagen. Bei dieser Verfahren wird beim Mischen der Ausgangssubstanzenn ein Produkt erhalten, das, wie im folgenden gezeigt wird, im wesentlichen unkonlensiert ist, wodurch eine wirksame Ausnutzung der Mischwärme während der Kondensationsreaktion nicht möglich ist.The manufacture of polyamides by directly heating a diamine with a dicarboxylic acid and subsequent heating to temperatures that are essential are above class temperatures, has already been mentioned in US Pat. No. 2,130 948 and 2,640,547. In this process, the starting substances are mixed obtain a product which, as will be shown below, is essentially unconverted is, whereby an effective utilization of the mixed heat during the condensation reaction not possible.
In der USA-Patedtschrift 2 840 547 ist angegeben, daß, wenn man Adipinsäure den üblichen Polymerisationstenperturen unterwirft, weitgehend Ringbildung eintritt, wodurch ein lichen von Diamin mit einer Dicarbonsäure bei diesen Temperaturch im Schmelzpolymerisationsverfahren undruchführbar gemacht ist.U.S. Patent 2,840,547 states that when using adipic acid subject to the usual polymerisation temperatures, largely ring formation occurs, creating a union of diamine with a dicarboxylic acid at these temperatures in the Melt polymerization process is made unfeasible.
In GebensatP zur Lehre der US-Patentschrift 2 540 547 wurde gefunden, daß Polyhexamethylenadipamid durch Mischen der SchreXwen von Hexamethylendiamin und Adipinsäure bei den üblichen Polymerisationstemperaturen ohne weitgehende Zersetzung der Adipinsaure hergestellt werden kann. Weiterhin wurde ein Verfahren zur Kontrolle des Molekulargewichtes des Polyamids gefunden, bei dem keine erheblichen Störungen durci Zersetsungsreaktionen in Anfangsstufen der j. olyaerisation oder durch Verluste aufgrund von Verdampfung des Diamins aus dem Reaktionsgemisch eintreten.In GebensatP for the teaching of US Pat. No. 2,540,547 it was found that polyhexamethylene adipamide by mixing the SchreXwen of hexamethylene diamine and adipic acid at the usual polymerization temperatures without extensive decomposition the adipic acid can be produced. There was also a method of control the molecular weight of the polyamide found, in which no significant interference durci decomposition reactions in the initial stages of j. olyaerisation or by losses occur due to evaporation of the diamine from the reaction mixture.
Beispiel 1 : 14, g Adipinsaure werden in einen 250 ccm Glaskolben gegeben, der mit einem Thermometer, einer Vorrichtung zum Spülen der Apparatur mit Stickstof-~, einem iropftrichter, dessen Ablaufrohr bis zum Boden des Kolbens reicht, und einem Destillationsaufsatz, der mit einem Kühler und einem Auffanggefäß verbunden ist, versehen ist.Example 1: 14, g of adipic acid are placed in a 250 ccm glass flask given that with a thermometer, a device for rinsing the apparatus with Nitrogen ~, a dropping funnel, the drain pipe of which extends to the bottom of the flask, and a distillation head connected to a condenser and a collecting vessel is provided.
Nach Spülen der Apparatur mit Stickstoff werden 17, 2 g Hexamethylendiamin in den Tropftrichter gegeben und auf etwa 100° C erhitzt. Die Adipinsaure wird geschmolzen und schnell auf 25Q° C erhitzt.After flushing the apparatus with nitrogen, 17.2 g of hexamethylenediamine are added added to the dropping funnel and heated to about 100 ° C. The adipic acid is melted and quickly heated to 25 ° C.
In demjenigen Augenblick, in dem die Temperatur der Säure 250° a erreicht, wird erfindungsgemäß das Diamin innerhalb 20 Sekunden aus dem Tropftrichter in den Reaktionskolben gegeben. Beim Mischen der Reaktionspartner tritt eine heftige, mit Sieden der Reaktionspartner verbundene Reaktion ein, wobei die Temperatur zuerst auf 270° C steigt und dann auf 235° C fällt, nachdem der Überschuß des Hexamethylendiamins zugefügt ist. Die Temperatur des Reaktionsgemisches wird erfindungsgemäß innerhalb von 30 Sekunden auf 300 C gebracht und 2 lliinuten bei dieser Temperatur gehalten.At the moment when the temperature of the acid reaches 250 ° a, According to the invention, the diamine is transferred from the dropping funnel to the within 20 seconds Given reaction flask. When the reactants are mixed, there is a violent, with Boil the reactant-linked reaction, with temperature first rises to 270 ° C and then rises 235 ° C falls after the excess of hexamethylene diamine is added. The temperature of the reaction mixture is brought according to the invention within 30 seconds to 300 ° C. and 2 11 minutes at kept this temperature.
Ein Teil des Reaktionsgemisches wird sodann schnell in 200, 0 , 3enzylalkohol in einem Kolben bekannten Gewichts gegeben, wobei der Kolben mit einem kurzen, weiten Luftkühler ausgerüstet ist und auf eine Temperatur gerade unter dem Siede-"un-t @unkt des Benzylalkohols erhitzt ist. Das Polymere löst sich schnell auf und der Kolben mit dem Polymeren wird gewogen.Part of the reaction mixture is then rapidly dissolved in 200, 0, 3-benzyl alcohol given in a flask of known weight, the flask with a short, wide Air cooler is fitted and set to a temperature just below the boiling "un-t is heated at the point of the benzyl alcohol. The polymer dissolves quickly and the The flask with the polymer is weighed.
Die so gefundene Konzentration des Polymeren in der Lösung betragt 6, 7 g des Polymeren pro 1CO g der Lösung.The concentration of the polymer in the solution found in this way is 6.7 g of the polymer per 1CO g of the solution.
23,7 g der heißen Lösung werden mit 30 g Benzylalkohol, das einen Tropfen Phenolphthalein enthält, verdünnt und die Lösung wird erhitzt und mit 0, 126 N Kaliumhydroxydlösung in Isopropanol titriert. Nach Zugabe von 1, 45 ml der Titrierlösung ist ein senr scharfer Umschlagspunkt zu beobachten.23.7 g of the hot solution are mixed with 30 g of benzyl alcohol, the one Contains drops of phenolphthalein, dilute and the solution is heated and marked with 0, 126 N potassium hydroxide solution titrated in isopropanol. After adding 1.45 ml of the A very sharp transition point can be observed in the titration solution.
Eine andere Probe der Polyamidlösung vom Gewicht 23, 2 g wird mit 25, 0 g Phenol gemischt. Die Mischung wird mit 0, 1 N HCL in Isopropanol unter Verwendung eines Glaselektrode-Calomelelektrode-Systems potentiometrisch titriert. Ein scharfer Endpunkt wird bei 60 Millivolt pro-0, 01 Milliäquivalent der Titrierlösung beobachtet. Dies entspricht 0, 585 Milliäquivalent Amin in der Probe. Das Kondensat des Produktes wird analysiert. Der gefundene Ketongehalt beträgt 0,125 Millimol.Another sample of the polyamide solution weighing 23.2 g is used with 25.0 g of phenol mixed. The mixture is made using 0.1 N HCl in isopropanol of a glass electrode-calomel electrode system is potentiometrically titrated. A sharp one End point is observed at 60 millivolts per 0.01 milliequivalent of the titration solution. This corresponds to 0.585 milliequivalents of amine in the sample. The condensate of the product will be analysed. The ketone content found is 0.125 millimoles.
Aus dem obigen Beispiel ist ersichtlich, daB die Polymerisation der Schmelze durch Mischen der Reaktionspartner bei den üblichen Polymerisationstemperaturen ohne Zersetzung durchgeführt werden kann. Es wurde ein anderer Versuch durchgeführt, der sich von dem oben beschriebenen in wesentlichen nur durchh die Tatsache unterschied, daß Eisennägel mit einer Gesamtoberfläche von 50 cm2 in den Reaktionskolben zusammen mit der Adipinsäure gegeben wurden. Innerhalb von 3 Minuten wurden 2,8 Milliäquivalent Keton erzeugt. Hieraus ist eraichtlich, daß unter den Bedingungen, bei denen das Amid gebildet wird, Eisen die Ringbildung der Adipinsäure katalysiert.From the above example it can be seen that the polymerization of the Melt by mixing the reactants at the usual polymerization temperatures can be carried out without decomposition. It became another attempt carried out, which differed from the one described above essentially only in the fact that that iron nails with a total surface area of 50 cm2 in the reaction flask with the adipic acid. Within 3 minutes they were 2.8 milliequivalents Ketone Generated. From this it is evident that under the conditions in which Amide is formed, iron catalyzes the ring formation of adipic acid.
Daher sollten Eisen und andere den gleichen Effekt bewirkende Stoffe nicht in der Reaktionsapparatur fUr anfängliche Reaktionsstufen der Synthese verwendet werden.Therefore, iron and other substances that have the same effect should be used not used in the reaction apparatus for the initial reaction stages of the synthesis will.
Aus der oben beschriebenen Endgruppenbestimmung folgt, daß in der Polyhexamethylenadipin-säureamid-Schmelze im Augebblick der Herstellung der Losung 0, 377 Nilliäquivalent Aminogruppen und 0, 116 NilliEquivalent Carbonsäuregruppen pro g des polymeren Produktes enthalten waren. Daher betrug das durchschnittliche Molekulargewicht 4070 und die Differenz der Konzentration der Amino-und Säuroendgruppen 0, 261 Milliäquivalent pro g des polymeren Produktes.From the end group determination described above it follows that in the Polyhexamethylene adipic acid amide melt during the preparation of the solution 0.377 nillie equivalent of amino groups and 0.116 nillie equivalent of carboxylic acid groups per g of the polymeric product. Hence the average Molecular weight 4070 and the difference in the concentration of the amino and acid end groups 0.261 milliequivalents per gram of polymeric product.
Um ein Produkt mit guten faserbildenden Eigenschaften zu erhalten, darf der Unterschied der Konzentration der beiden Endgruppenarten 0,15 Milliäquivalent pro g der polymeren Verbindung nicht überschatten.To obtain a product with good fiber-forming properties, the difference in the concentration of the two types of end groups may be 0.15 milliequivalent Do not overshadow per g of polymeric compound.
Daraus ist ersichtlich, daß das gemäß Beispiel 1 erhaltene Produkt in ein Produkt, das sur Herstellung von Fasern geeignet ist, dadurch übergeführt werden kann, daß ihm eine Carbonsäure zugegeben und durch Reaktion in das MolekUl eingebaut wird. So könnte man durch Zumischen von 0, 161 Milliäquivalent einer Carbonsäure pro g des polymeren Produktes ein Produkt mit einer Endgruppen-Differenz von 0,100 Milliäquivalent pro g des Polymeren erhalten werden.It can be seen that the product obtained according to Example 1 thereby converted into a product that is suitable for the manufacture of fibers can be that a carboxylic acid is added to it and converted into the molecule by reaction is installed. So you could by adding 0.161 milliequivalents of a carboxylic acid a product with an end group difference of 0.100 per g of the polymeric product Milliequivalents are obtained per g of the polymer.
Beispiel 2 Unter Anwendung des Verfahrens und der Apparatur gemäß Beispiel 1 werden 17, 2 g geschmolzenes Hexanethylendiamin auf einmal su 14, 6 g Adipinaäure gegeben, die vorher schnell auf 280° C erhitzt worden war. Es tritt eine heftige Reaktion ein. Das Gemisch wird 2 Minutenn bei 290 bis 310°C gehalten. Das Kondensat enthäl 0, 150 Milliäquivalent Keton.Example 2 Using the method and apparatus according to Example 1 is 17.2 g of molten hexane ethylenediamine at once su 14.6 g Adipic acid given beforehand quickly heated to 280 ° C was. A violent reaction occurs. The mixture is 2 minutes at 290 bis Maintained 310 ° C. The condensate contains 0.150 milliequivalents of ketone.
Die Beispiele 1 und 2 zeigen, daß Polyhexamethylenadipinsäureamid ohne jbermäßige Zersetzung der Adipinuäure in Cyclopentanon hergestellt werden kann, indem Hexamethylendiamin und Adipinsäure oberhalb 250° C gemischt werden. Das Ergebnis ist unerwartet im Hinblick auf die wohlbekannte Wärmeunbeständikeit der Adipinsäure, die-wie bisher geglaubt wurde und wie in der US~Patentschrift 2 840 547 angegeben ist - die Verwendung dieser Säure auf Temperaturen unterhalb der üblichen Polymerisationstemperaturen beschränkte.Examples 1 and 2 show that polyhexamethylene adipamide can be prepared without excessive decomposition of adipinic acid in cyclopentanone, by mixing hexamethylenediamine and adipic acid above 250 ° C. The result is unexpected in view of the well-known heat instability of adipic acid, as previously believed and as indicated in US Pat. No. 2,840,547 is - the use of this acid at temperatures below the usual polymerization temperatures limited.
Es wurde runmehr gefunden, daß die Kondensationsreaktion oberhalb 250° C so schnell ist, daß die Konkurrierende Zersetzung der Adipinsäure unterdrückt wird.It was found that the condensation reaction above 250 ° C is so fast that the competitive decomposition of adipic acid suppresses will.
Da in den Beispielen 1 und 2 zumindest ein Teil des Cyclopentanons während des Vorerhitzens der Adipinsäure auf die Mischtemperatur gebildet orden sein muß, sollte das Vorerhitzen der Produkte möglichst schnell ausgeführt werden.Since in Examples 1 and 2 at least part of the cyclopentanone orden formed during the preheating of the adipic acid to the mixing temperature must be, the preheating of the products should be carried out as quickly as possible.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einer einzigen Reaktionsstufe ein Molekulargewicht im Bereich von Tausenden erreicht und die Mischwärme der Reaktionskomponenten zum Erhitzen des sich bildenden Polyamids ausgenützt.According to the process according to the invention, in a single reaction stage reaches a molecular weight in the range of thousands and the heat of mixing of the reaction components used to heat the polyamide that is being formed.
Zum Vergleich des erfindungsgemäßen Verfahrens mit dem Stand d der Technik werden Schmelzen von Hexamethylendiamin und Adipinsäure unter den in der US-Patentschrift 2 840 54 ? angegebenen Bedingungen vermischt, gemäß denen ebenso Schmelzen eines Diamins und einer Dicarbonsäure als Ausgangsmaterialien für die Herstellung von linearen Polyamiden verwendet werden, wobei aber die Ausgangsprodukte in einem Temperaturbereich teilweise kondensiert werden, der unterhalb desjenigen Bereichs liegt, in dem die beim Mischen der Ausgangsprodukte freiwerdende Mischwärme noch wirksam ausgenutzt werden kann.To compare the method according to the invention with the prior art Melting hexamethylenediamine and adipic acid are among those in the technique U.S. Patent 2,840,54? specified conditions mixed, according to those as well Melting a diamine and a dicarboxylic acid as starting materials for the Used in the manufacture of linear polyamides be, but the starting products are partially condensed in a temperature range that is below the range in which the starting materials are mixed released mixed heat can still be effectively used.
Der fols-zende Vergleichsversuch zeigt, daß es nicht möglich ist, ein im wesentlichen polykondei ; siertes rrodukt in einer einzigen Stufe des S chenus der Reaktionskomponenten gemä den Lehren der USA-Patentschrift 840 547 herzustellen und daß es infolgedessen nach diesem Verfahren nicht möglich ist, die Mischwärme zum Erhitzen des gebildeten Polymids und zum Verdampfen des Reaktionswassers auszunutzen.The following comparison test shows that it is not possible an essentially polycondition; ized product in a single stage of the S chenus of the reaction components according to the teachings of US Pat. No. 840,547 and that it is consequently not possible by this method to use the mixed heat for heating the polyimide formed and for evaporating the water of reaction.
Vergleichsversuch (Verfahren gemäß USA-Patentschrift 2 840 547) : Unter Verwendung der in Beispiel 1 benützten Apparatur werden 13, 9 g geschmolzenes Hexamethylendiamin und 14, 6 g geschmolzene Adipinsäure schnell bei einer Temperatur unterhalb 220° C gemi-cllt. Das Reaktionsgemisch wird sodann 1 1/2 Minuten zwischen 220 und 230° C gehalten, wobei während dieser Zeit Wasser und überschüssiges Hexamethylendiamin aus dem Reaktionsgemisch abdestilliert.Comparative experiment (method according to USA patent 2 840 547): Using the apparatus used in Example 1, 13.9 g of melt are obtained Hexamethylenediamine and 14.6 g of melted adipic acid quickly at one temperature below 220 ° C gemi-cllt. The reaction mixture is then 1 1/2 minutes between Maintained 220 and 230 ° C, water and excess hexamethylenediamine during this time distilled off from the reaction mixture.
10, 50 g des Reaktionsgemisches werden schnell in 100 ml Wasser bei 50° C geschüttet, wobei das Polymere schnell ausgefällt wird.10, 50 g of the reaction mixture are quickly added to 100 ml of water 50 ° C poured, the polymer is quickly precipitated.
Das Polymere wird zerkleinert und abfiltriert. Es hat ein durchschnittliches Molekulargewicht von 1090.The polymer is crushed and filtered off. It has an average Molecular weight of 1090.
Das wäßrige Filtrat enthält 0,97 g gelöster Festprodukte, von denen 0, 182 g aus Adipinsaure und 0, 116 g aus Hexamethylendiamin bestehen und der Rest im wesentlichen aus dem monomeren, nämlich N-(6-Aminohexyl)-adipinsäure-monoamid besteht. Das wäPrige Filtrat enthält nur Spuren des Hexameren und höherer Polykondensationsprodukte.The aqueous filtrate contains 0.97 g of dissolved solids, of which 0.182 g of adipic acid and 0.116 g of hexamethylenediamine and the remainder essentially from the monomeric, namely N- (6-aminohexyl) adipic acid monoamide consists. The aqueous filtrate contains only traces of the hexamer and higher polycondensation products.
Durch Analyse wurde gefunden, daß die wasserlösliche Komponente des bei dem Vergleichsversuch erhaltenen Reaktionsproduktes fast vollständig aus den Ausgangsprodukten und dem monomeren Dianioniumsalz besteht.It was found by analysis that the water-soluble component des in the comparative experiment obtained reaction product almost completely from the Starting products and the monomeric dianionium salt.
Da in dem Verfahren der USA-Patentschrift 2 840 547 die Reaktionsmischung selbst 4 Minuten nach Vollendung des Miechens im wesentlichen wasserlöslich ist, besteht das gemäß diesem Verfahren erhältliche Mischprodukt genauso wie bei den anderen bekannten Verfahren, in denen ein Diamin mit einer Dicarbonsäure gemischt wird, im wesentlichen aus den Ausgangsprodukten und dem Monomeren und ist daher von dem Produkt, das durch das erfindungsgemäße Verfahren erhalten wird, und im wesentlichen ein Polyamid ist, chemisch verschieden.Since in the process of U.S. Patent 2,840,547 the reaction mixture is essentially water-soluble even 4 minutes after the smelling is complete, the mixed product obtainable according to this process exists exactly as with the other known processes in which a diamine is mixed with a dicarboxylic acid is, essentially from the starting materials and the monomers and is therefore of the product obtained by the process of the invention and im is essentially a polyamide, chemically different.
Diese Schlußfolgerung wird durch die Tatsache gestützt, daß im Gegensatz zu den Beispielen 1 und 2, in denen das Mischen von einer schnellen Bildung von Dampf begleitet ist, beim obigen Vergleichsversuch Wasser nicht wahrend des Mieohene, sondern erst während des darauffolgenden Erhitsene langeam aus dem Reaktionsgemisch abdestilliert, was zeigt da. die Polykondensationsgeschwindigkeit selbst zwischen 220 und 230° C nur mäßig ist.This conclusion is supported by the fact that in contrast to Examples 1 and 2, in which the mixing of a rapid formation of Steam is accompanied, in the above comparative experiment, water is not during the Mieohene, but only during the subsequent heating long out of the reaction mixture distilled off what shows there. the polycondensation rate itself between 220 and 230 ° C is only moderate.
Mischtemperaturen unter 230° C sind daher für die wirksame Ausnutzung der Mischwärme zum Erhitzen des gebildeten Polyamide und zur Verdampfung des Reaktionswassere nicht geeignet. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Biamin und die Dicarbonsäure vorzugsweise zwischen 270 und 300° 0 gemischt. Da jedoch die obere Temperaturenze, bei der die Ausgangsprodukte ohne übermäßige Zersetzung gemischt werden können, von Faktoren wie der Verbleibzeit, der Existenz von Überhitzten Stellen und katalytischen Effekten der GefäB-wände abhangt, können auch Temperaturen oberhalb 300° G in . dem Verfahren verwendet werden.Mixing temperatures below 230 ° C are therefore essential for effective use the mixed heat for heating the polyamide formed and for evaporating the water of reaction not suitable. In the process according to the invention, the biamin and the dicarboxylic acid are used preferably mixed between 270 and 300 ° 0. However, since the upper temperature limit, in which the raw materials are mixed without excessive decomposition can, of factors such as the stay time, the existence of hot spots and catalytic Depending on the effects of the vessel walls, temperatures above 300 ° G in. used in the process.
Die Verwendung von hohen Mischtemperaturen ist besonders vorteilhaft, falls ein Zusatzstoff wie z. B. ein Mattierungsmittel dem Reaktionsgemisch beigefügt wird.The use of high mixing temperatures is particularly advantageous, if an additive such as. B. added a matting agent to the reaction mixture will.
Bei einem Vergleich der Menge des übergehenden Reaktionswassera in den Reaktionen der Beispiele 1 und 2 kann man feststellen, daß die Reaktionageschwindigkeit sehr stark im Temperaturbereich zwischen 250 und 310° 0 ansteigt. Dies deutet darauf hin, daß oberhalb 300° 0 Polyamide mit einem Molekulargewicht im Bereich von tausenden innerhalb von Sekunden hergestellt werden können. Da die Zersetzungsreaktion von der Länge der Zeit abhängt, während der die Reaktionsprodukte der Hitze ausgesetzt werden und Verluste an Reaktionsprodukten durch Bildung von Cyclopentanon unter den Bedingungen dea Beispiels 2 zu vernachlässigen waren, liegt es auf der Hand, daß die angewandte Mischtemperatur wesentlich höher ale 300° 0 betragen kann.When comparing the amount of water of reaction passing over in The reactions of Examples 1 and 2 can be seen that the reaction rate increases very sharply in the temperature range between 250 and 310 ° 0. This suggests indicate that above 300 ° 0 polyamides with a molecular weight in the range of thousands can be established within seconds. Since the decomposition reaction of the length of time during which the reaction products are exposed to the heat and losses of reaction products due to the formation of cyclopentanone the conditions of example 2 were negligible, it is obvious, that the mixing temperature used can be much higher than 300 ° 0.
Eswurdegefunden,daß die molare Mischungswarme beim Vermischen von Hexamethylendiamin und Adipinsäure bei 167° C 34, 7 kcal pro Mol und bei 240° 0 32 kcal pro Mol beträgt.It has been found that the molar heat of mix in mixing Hexamethylenediamine and adipic acid at 167 ° C 34.7 kcal per mole and at 240 ° 0 32 kcal per mole.
Xeiß man die spezifische Värme des Diamins und der Dicarbonsäure und die entsprechenden Mischungstemperaturen, so kann man den Spielraum und die Reaktionsbedingungen für das erfindungsgemäße Verfahren ermitteln.If one knows the specific heat of the diamine and the dicarboxylic acid and the corresponding mixture temperatures, one can determine the scope and the reaction conditions determine for the method according to the invention.
Beispielsweise wurde gefunden, dam 9, 1 kcal benötigt werden, um die Temperatur von einem Mol Hexamethylendiamin von 170° auf 280° 0beiAnwendungeinesgenügendhohenDruckes,zur Verhinderung der Verdampfung su erhöhen.For example, it has been found that 9.1 kcal are required for the Temperature of one mole of hexamethylenediamine from 170 ° to 280 ° 0 with the application of a sufficiently high pressure, for Increase prevention of evaporation see below.
Um 1 Mol Adipinsäure um die gleiche Temperaturspanne zu erhitzen, werden 10, 8 kcal benotigt.To heat 1 mole of adipic acid around the same temperature range, 10.8 kcal are required.
Wenn man 1 Mol Hexamethylendiamin und 1 Mol Adipinsäure zur Herstellung eines Polyamids vermischt, werden ca. 35 g Wasser bei der Reaktion erzeugt, und um diese Menge Wasser bei 280° C zu verdampfen, sind ungefähr 13 kcal erforderlich.If you have 1 mole of hexamethylenediamine and 1 mole of adipic acid for the preparation mixed with a polyamide, about 35 g of water are generated in the reaction, and to evaporate this amount of water at 280 ° C, about 13 kcal are required.
Die Summe dieser Wärmemengen ist diejenige Wärmemenge außer den mit chemischen Vorgängen in Reaktionagemisch verbundenen Wärmemengen, die dem Reaktionssystem zugefuhrt werden muß, um ein Verfahren durchfuhren zu können, bei dem von Adipinsaure und Hexamethylendiamin bei 170° C ausgegangen wird und am Ende polymere Adipinsäureamide und Wasserdampf bei 280° C ergibt.The sum of these amounts of heat is the amount of heat besides the with chemical processes in reaction agemisch associated amounts of heat that the reaction system must be supplied in order to be able to carry out a process in which of adipic acid and hexamethylenediamine is started at 170 ° C and polymeric adipamides at the end and gives water vapor at 280 ° C.
Sie beträgt 32,9 kcal und ist vergleichbar mit derjenigen Wärmemenge, die nach Untersuchungen beim Mischen molarer Mengen geschmolzenen Hexamethylendiamins und geschmolzener Adipinsäure frei werden.It is 32.9 kcal and is comparable to the amount of heat the hexamethylene diamine molten after investigations into mixing molar amounts and melted adipic acid are released.
Diese Untersuchungsbefunde fuhrten zu der überraschenden Schlußfolgerung, da3 bei Anwendung der Mischungswärme der Reaktionskomponenten zur Erhitzung des Reaktionsgemisches während der Bildung der geschmolzenen Polyamid-Produkte es grundsätzlich möglich ist, die von der niedrigen Wärmeleitfähigkeit der Polyamide herriihrenden Schwierigkeiten vollstanding zu überbrücken, und zwar unter gleichzeitiger erheblicher Binsparung an Wärmeenergie.These findings lead to the surprising conclusion that da3 when using the heat of mixing of the reaction components to heat the Reaction mixture during the formation of the molten polyamide products it basically is possible that derive from the low thermal conductivity of the polyamides Overcoming difficulties in full standing, while at the same time considerable Saving of thermal energy.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise durch Mischen von Hexamethylendiamin und Adipinsäure in einer Vorrichtung zur kontinuierlichen AusfWhrung solcher Verfahren praktiziert.The inventive method is preferably carried out by mixing Hexamethylenediamine and adipic acid in one device for continuous execution such procedures are practiced.
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Legal Events
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SH | Request for examination between 03.10.1968 and 22.04.1971 |